Batteriforskning: langsom fremgang

Batteriforskning: langsom fremgang

"Solid-state-batterier er blant de varme kandidatene for neste generasjon batterier."MARTIN FINSTERBUSCH

Biløkonomi: Neste generasjon solid-state-batterier bør være dobbelt så kraftige og trygge som dagens litium-ion-batterier. Hva er sant med bilprodusentenes løfter?
Martin Finsterbusch: Faktisk er solid-state-batterier blant de varme kandidatene for neste generasjon elektriske mobilitetsbatterier. Siden de ikke lenger inneholder flytende elektrolytter, er de lekkasjesikre og temperaturstabile, i motsetning til dagens generasjon litium-ion-batterier. Ved vårt forskningsinstitutt jobber vi også med å doble energitettheten og forbedre langsiktig stabilitet.

Hvor langt er du med forskningen din, og når kan vi forvente at den nye generasjonen batterier er klar for markedet?
Hvis en av mine ansatte i morgen løste alle de gjenværende fysiske og kjemiske problemene i en fei, ville det bare tatt to år. Faktisk har vi fortsatt noen hindringer å overvinne, siden cellene våre kun fungerer i laboratorieskala foreløpig. Den store utfordringen ligger nå i å skalere funksjonen til den enkelte lille cellen til batteripakken med flere hundre store celler i et kjøretøy. I det neste trinnet må materialene og produksjonsprosessene optimaliseres når det gjelder kostnadseffektivitet, ettersom hvert øre teller i bilproduksjon. Jeg forventer derfor ikke funksjonelle prototyper før 2025 og mulig storskala produksjon før 2030.

Bilprodusenter som Toyota og Fisker, samt støvsugerprodusenten Dyson, ønsker å bringe solid-state-batterier ut på markedet tidlig på 2020-tallet. Er det noen sannhet i dette, eller er det bare rykter?
Hvis jeg visste det, ville jeg ikke vært fysiker, men klarsynt(ler). Mange forskningslaboratorier rundt om i verden jobber for tiden med nye forstyrrende batteriteknologier i strengeste hemmelighold. Ingen kan si i dag hvem som til slutt vinner løpet.

Du hører om forskjellige konsepter som litium-svovel, litium-luft eller til og med litium-glass batterier. Hva synes du er mest lovende?
Ved Jülich Research Center jobber vi først og fremst med utvikling av oksidbaserte keramiske solid-state batterier. Selv om disse har større produksjonsutfordringer sammenlignet med svovel- eller fosfatbaserte faststoffbatterier, er de også de mest stabile. Vi utvikler startpulverne, halvfabrikatene og funksjonslagene og bruker dem til å bygge komplette celler. Vi har mange års kunnskap og en stor portefølje av keramiske produksjons- og prosesseringsprosesser til rådighet, som vi kan kombinere et bredt utvalg av materialer og produsere ulike celletyper med. Fokus er alltid på å utvikle materialer og prosesser som er så kostnadseffektive og skalerbare som mulig.

Ville du personlig kjøpt en elbil i dag eller vil du heller vente på neste teknologiske sprang i batteriutviklingen?
Det vil trolig ikke være et stort teknologisk sprang de neste årene, men snarere en gradvis utvikling av batteriteknologien. Tross alt har litium-ion-batteriet med flytende elektrolytt eksistert i 25 år og utvikles stadig videre. Derfor er jeg allerede interessert i å kjøpe elbil, men jeg har lagt merke til at jeg ofte ikke får kompetente svar fra forhandlere på spørsmålene mine om kjøretøybatteriene som er installert for øyeblikket. I tillegg er ladeinfrastrukturen ennå ikke tilstrekkelig tilgjengelig for mine mobilitetsbehov, så jeg vil heller vente litt til.